شناسائی عیوب ترانسفورماتور با استفاده از آزمون ترموگرافی:
ترموگرافي يا تصوير برداري حرارتي مادون قرمز يك روش منظم براي جمعآوري، ذخيرهسازي و تحليل انرژي تابشي مادون قرمز با استفاده از سيستمهاي تصوير برداري مادون قرمز است. يك ترموگرام يا تصويرحرارتي ، تصويري است كه نقشهي توزيع سطوح مختلف انرژي تابشي مادون قرمز را از سطحي از جسم كه قابل مشاهده است، نشان ميدهد. مجدد ياد آوري ميكنيم كه تجهيزات مادون قرمز، دما را اندازهگيري نكرده و تنها انرژي تابشي را اندازهگيري ميكنند.توجه كنيد كه ترموگرافي جايگزين هيچ روش ديگر پايش وضعيت نيست ولي ميتواند با تمامی اين روشها تركيب شده و نتايج مثبت و قابل توجهي به بار آورد.اكنون كه تا حدودي با ترموگرافي و اهداف آن آشنا شدهايم، شايد اين سوال مهم به ذهن خواننده عزيز خطور كند كه آنالیز ترموگرافي نسبت به ساير روشهاي مرسوم چه مزايا يا امكاناتي ويژهاي دارد. در ادامه ميخواهيم برخي از اين مزايا را معرفي كنيم:
- محاسبات دما غير تماسي و بدون نفوذ در تجهيز يا سوژه ميباشد: بهعنوان مثال شما براي بازرسي يك خط 20 كيلوولت ميتوانيد بدون تماس و از فاصلهاي ايمن نسبت به بازرسي اقدام كنيد.
- نيازي به توقف فرآيند نيست: درحقيقت براي انجام ترموگرافي ، بايد فرآيند در جريان و كار باشد تا بتوان عيوب را شناسايي كرد. اين يكي از مزاياي بزرگ اين روش است ، امكان انجام بازرسي در حين كار تجهيز.
- اين يك تست غير مخرب است: در هنگام ترموگرافي نياز به تخريب يا دستكاري موضع مورد اندازهگيري وجود ندارد.
- با اين روش ميتوان اجسام يا پديدههاي متحرك را بازرسي نمود. ( بهعنوان نمونه مشكلات بلبرينگ يك ماشين دوار)
- سرعت اين روش بسيار بالاست: اين روش خيلي سريع است آن قدر كه در تجهيزات گرانقيمت و نظامیاين سرعت حتي به 1400 تصوير در ثانيه ميرسد. با اين سرعت بالا شما ميتوانيد شاهد اتفاقات حرارتي جسم در كسري از ثانيه باشيد.
- اين روش ميتواند دماي اَشكال غير عادي را نيز بهدست آورد: مهم نيست كه سطوح مورد نظر شما چه شكلي دارند، ترموگرافي تصوير حرارتي آن را ايجاد ميكند .كاري كه با استفاده از روشهاي معمول تقريبا غير ممكن است.
- با اين روش حجم عظيمی از دادههاي حرارتي در آن واحد جمع آوري ميشود: درحقيقت شما در هنگام تصوير برداري مادون قرمز، اطلاعات تعداد زيادي نقطه را ثبت ميكنيد. اين مسئله بستگي مستقيم به رزلوشن سنسور دوربين شما دارد كه ميتواند شامل 6400 نقطه در رزولوشن 80×80 تا 307200 نقطه در دوربينهاي با رزلوشن بالاي 480×640 و امروزه مقادير بيشتر باشد.
- با اين روش ميتوان از ميان يك جو پر دود و خطرناك اندازهگيري را انجام داد.
- در اين روش مشاهده و دستيابي به الگوهاي حرارتي براي تشخيص بهتر عيوب نسبت به اندازهگيري نقطهاي يك مزيت بزرگ است .
- با استفاده از پنجرههاي مادون قرمز (IR Window) ميتوان اندازهگيري را بدون باز نمودن درب تجهيزات و بدون خطر انجام داد: طبق استاندارد NFPA (National Fire Protection Association ) نزديك شدن به تجهيزات فشار قوي به خاطر امكان جرقه و برق گرفتگي ممنوع و داراي استانداردهاي خاص است. در اين حالت بايد از تجهيزات و لباسهاي ايمني ويژه اي استفاده شود. استفاده از دوربين ترموگرافي ميتواند به حفظ ايمني گروه بازرسي كمك كند.
- دادهها به راحتي براي تحليل و يا پايش قابل ذخيره سازي هستند.
برخی عیوب ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت روغنی از جمله وضعیت پمپها و فنها، بوشینگ، اتصالات و … و همچنین وضعیت بوبین و اکتیو پارت ترانسفورماتور خشک توسط آزمون ترموگرافی قابل شناسائی است.
شناسائی رادیاتور معیوب ترانسفورماتور قدرت با کمک آزمون ترموگرافی
🔥 همانگونه که در این تصویر مشاهده می شود، در ترانسفورماتور حرارت از پایین مخزن به بالا افزایش یافته و در بالای بوبین به حداکثر مقدار خود می رسد سپس مجددا حرارت از بالای مخزن به سمت بوشینگ و منبع انبساط کاهش می یابد. علت این امر را باید در دیاگرام حرارتی ترانسفورماتور مطابق شکل ذیل جستجو نمود:
دیاگرام حرارتی ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت
توضیحات دیاگرام:
✅ محورافقی درجه حرارت و محور عمودی موقعیت فیزیکی از پائین تا بالای مخزن است.
✅ پارامتر E: پائین مخزن، D: پائین ترین نقطه بوبین، C: وسط بوبین، B: بالای بوبین، A: بالای مخزن
✅ اولین خط مورب (خط سیاه): تغییرات دمای روغن از پایین تا بالای بوبین
✅ دومین خط مورب (نقطه چین): تغییرات دمای سیم پیچ از پائین تا بالای بوبین
✅ پارامتر gr: اختلاف دما (جهش حرارتی) متوسط سیم پیچ نسبت به متوسط روغن
✅ پارامتر P یا Th: داغ ترین نقطه ترانسفورماتور
✅ پارامتر H: ضریب نقطه داغ
توزیع حرارتی در ترانسفورماتور قدرت
ترموگرافی ترانسفورماتور و مقایسه دمای ترانس و رادیاتور معیوب در مقایسه با دمای بدن
100 درجه فارنهایت تقریبا برابر 38 درجه سانتیگراد است.
🔥 نکته اول: با توجه به وجود روغن در داخل ترانسفورماتورهای روغنی، امکان اندازه گیری درجه حرارت سیم پیچ به روش ترموگرافی وجود نداشته و درجه حرارتی که با دوربینهای ترموویژن بدست میاید در حقیقت دمای روغن در مجاورت سطوح ترانسفورماتور (مخزن، رادیاتور، بوشینگ و …) است. بهمین دلیل آزمون ترموگرافی به ما اطلاعاتی در خصوص وضعیت اکتیو پارت ترانسفورماتورهای روغنی نمی دهد. لیکن در ترانسفورماتورهای خشک به دلیل عدم وجود روغن، امکان شناسائی عیوب بوبین و اکتیو پارت به روش ترموگرافی وجود دارد.
🔥🔥 نکته دوم: ترانسفورماتور به گونه ای طراحی می شود که درجه حرارت روغن عایقی بالای مخزن می تواند تا 100 درجه سانتیگراد نیز افزایش یابد. هرچند در شرایط نرمال، تجهیزات حفاظتی مانند ترمومتر روغن یا ترمومتر سیم پیچ امکان رسیدن به چنین دمائی را به ترانس نمی دهد. معهذا شناسائی دمای بالاتر از 80 یا 90 درجه سانتیگراد در ترانسفورماتور به روش ترموگرافی دلیلی بر وجود عیب در ترانسفورماتور نیست.
ترموگرافی ترانسفورماتور توزیع (شکل فوق)
هرچه از بالای مخزن فاصله می گیریم دما کاهش می یابد.
ترموگرافی ترانسهای تکفاز هوائی 125F=52c
توزیع حرارتی در ترانسفورماتور قدرت
توزیع حرارتی در ترانسفورماتور توزیع هوایی
همانطور که ذکر شد در ترانسهای خشک به دلیل عدم وجود روغن می توان با کمک ترموویژن به دمای هسته و سیم پیچ و در نهایت عیوب محتمل ترانس پی برد:
ترموگرافی ترانسفورماتور خشک
ترانسفورماتور خشک
ترموگرافی ترانسفورماتور خشک (عکس فوق)
در آزمون ترموگرافی ترانس خشک ممکن است دمای بالاتر از 150 درجه سانتیگراد نیز مشاهده شود که توجه به اینکه کلاس عایق کاغذی ترانسفورماتور خشک F یا H می باشد، این مساله طبیعی بوده و نشاندهنده خطا در ترانس نیست.